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小惑星探査機「はやぶさ2」のレーザー高度計「LIDAR」

その他
04 /20 2019
★はやぶさとはやぶさ2の高度計

LIDARはら小惑星探査機「はやぶさ」に搭載された高度計です。レーザーを出して、帰ってくるまでの時間で距離(高度)を計算することができます。
はやぶさ2の下部に取り付けられたLIDARは大きく分けると送信側と受信側で構成されており、送信側からは強力なパルスレーザーを照射し、受信側ではその反射光をカセグレン式反射望遠鏡で受け取るという仕組みです。送信側では照射する光の一部をセンサで受け取り、受信側のセンサとの時間差を求める事で高度を算出しているという仕組みです。
(http://www.isas.ac.jp/j/forefront/2013/mizuno/)




(ⓒJAXA:http://www.isas.ac.jp/j/forefront/2013/mizuno/)

また高度だけでなく、小惑星近くのダストや、小惑星の形状・重力・表面の状態などの観測も可能な科学観測機器としての一面もあるほか、地上局との光通信実験も可能になっています。


★光リンク実験

LIDARレーザーを出したり受け取ったりすることができるので、はやぶさ2がスイングバイ(重力による速度と進行方向のコントロール)のために地球に接近した際、地上との光通信の実験を行いました。地上からパルス状に出されたレーザーの間隔を利用して、探査機内部の時計の時刻を校正するという実験でした。こうしたレーザーを用いた通信は、NASAの水星探査機「メッセンジャー」や、火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」に続く三回目の成功例となっています。

(https://www.nao.ac.jp/contents/about-naoj/reports/annual-report/ja/2016/2016j_049.pdf)


★ダスト検出

LIDARでは出したレーザーが帰ってくるまでの時間だけではなく、帰ってきたレーザーの強さも知ることができます。つまり高度だけでなく、レーザー光を弱める原因であるダスト等がどれくらいあるかも調べられます。
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/rssj/37/4/37_362/_pdf/-char/ja)


★半導体レーザー励起のYAGレーザー

LIDARで使用いているレーザーは、CDやDVD等で使用されているレーザーダイオード(半導体レーザー)とは異なるタイプのレーザーが使用されています。

イットリウムとアルミニウムとガーネットの化合物であるYAGと呼ばれる結晶を利用した固体レーザが用いられています。これは医療用や工業用などでも活躍しているレーザー技術です。このYAGの結晶に強力な光を照射することでレーザーを発振させることができます。この光源にレーザーダイオード(半導体レーザー)が用いられています。つまりレーザーをレーザーによって発生させているのです。

(ⓒJAXA:http://www.isas.ac.jp/j/forefront/2013/mizuno/02.shtml)


★極短時間にエネルギーを集中させる「パルスレーザー」

LIDARが照射するレーザーは、できるだけ短い時間内に一気にエネルギーを放出できるようにした方が、より強力な(明るい)レーザーを使用できることになります。

この極めて短い時間で強力なレーザーを発振できるように、「Qスイッチ」と呼ばれるものが利用されています。

はやぶさ初号機のLIDARでは、このQスイッチにポッケルスセル方式を用いていました。これはタンタル酸リチウムの結晶を用いたもので、高い電圧をかけることによってその屈折率を変化させることができるというものです。しかしこのポッケルスセルは宇宙空間での熱真空環境において劣化が生じることがわかりました。ちなみに、はやぶさ初号機の地球帰還時には、テレメトリに「LIDAR HV」といったものがあり、これはLIDARに高電圧部分が存在することが示唆されていましたが、これはポッケルスセルを動作させるための高電圧回路ではないかと思います。

はやぶさ2では、YAGレーザーに用いられるYAGロッドに、クロムをトープすることでQスイッチの役割を担わせるという、パッシブ方式を採用しています。

これによってモノリシック化も可能になり、軽量化も達成できたそうです。
(https://laser-sensing.jp/30thLSS/30th_papers/39_D-1_Kase.pdf)


★クロムドープによる耐放射線性の向上

レーザーを発振させるためのYAGロッドの結晶は宇宙放射線の影響を受けることがあります。放射線が照射されることで格子欠陥が生じ、色中心と呼ばれるものができてしまいます。この色中心はYAGロッドの発振波長域に影響するものができてしまうため、レーザー出力の低下などを引き起こしてしまいます。

しかしYAGロッドにクロムがドープされていると、放射線が照射された時、クロムがそのエネルギーを奪って、クロム自身の価数を変化させます。つまり格子欠陥を引き起こす原因となる放射線のエネルギーをクロムが緩和してくれるというわけです。

(https://www.researchgate.net/profile/Boris_Glebov/publication/252297878_Permanent_and_Transient_Response_of_NdYAG_and_CrYAG_to_Ionizing_Radiation/links/54bd65b00cf218da9391b0a1/Permanent-and-Transient-Response-of-NdYAG-and-CrYAG-to-Ionizing-Radiation.pdf?origin=publication_detail)

「はやぶさ2」をはじめ、宇宙探査機には様々な機器が搭載されていますが、一つ一つの機器にたくさんの技術が詰め込まれていると思うととても面白いですね。
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006P型の塩化チオニルリチウム電池

その他
01 /24 2019
006P型の塩化チオニルリチウム電池を買ってみました(๑•᎑•๑)

塩化チオニルリチウム電池はリチウム電池で最高の3.6Vの出力を持つので、10.8Vの定格出力があります。電圧が若干高いので使う機器によっては、要注意ですね。
それにしても二酸化マンガンリチウム電池と比べても半端ない容量…このサイズ、この電圧で1200mAh!!!
充電式の006P電池だと、7.2Vで100mAhくらいしか無かったりするのでまさに桁違いのエネルギー密度です。
こちらの電池のお値段は1800円くらいなんですけど、内部は1/2AAサイズ(単三の高さ半分)の14250が3個直列にされてるんですよね。で、14250自体が一個1300円くらいするのでこの電池ある意味めっちゃお得…🔋ԅ(¯﹃¯ԅ)
高出力なパルス出力には向いてないっぽいですけど、自己放電特性も良くて長期間持つし、こないだ買ったトランジスタテスターの電源に使うことにしましたԅ(¯﹃¯ԅ)❤

消費電力低いし、20年くらいイケるんちゃうかな?
そうそうそう!このトランジスタテスターもめっちゃいい!コンデンサの容量測れるし!劣化したコンデンサって容量抜け以外に、ESRっていう値が増大する現象があるっぽいんですけど、それ調べるのに買いました。一瞬で診断できるからすごい!べんり!しかも安い!2000円しない…アマゾンで購入しました!

006P型の塩化チオニルリチウム電池はこちらのRSコンポーネンツさんとこで買えます~٩( ˘ω˘ )و🌟
https://jp.rs-online.com/mobile/p/9-volt-batteries/7781129/

核物質関連の同人誌の新刊について

その他
01 /20 2019
さてもう2019年でございます。平成も最後ですし僕の20代も終わってしまいました。
かなりもう同人活動にぞっこんな20代だった気がしますが、その集大成のように、核物質三部作の同人誌を作ることができました!皆様ほんとうにありがとうございました。
ご協力いただいた方々、お買い上げ頂いた方々、本当にありがとうございます。
核物質の生産方法や使用方法、原子力発電所で使用する場合の核セキュリティ対策や、核兵器に転用させないための核査察、IAEA保障措置のほか、核兵器の安全システム等について解説している同人誌です。内容はできるだけわかりやすいように数式などを使わずに読める感じになっております。
さてこちらの同人誌速攻で完売してしまいまして、再販希望を多く頂いているものの、結構厚みがあるのと3冊もあるので全部再販すると結構大変だったりします…
そこで内容の大幅な加筆修正も兼ねて、総集編…とはちょっと違う感じで、核物質に関して1冊にまとめた本を出したいと思っております!
今年の夏コミが受かりましたら是非とも出したいと思いますので、何卒よろしくお願いいたします☆彡
DkjaWXPUUA.jpg

【マイ原発建設】シムシティを超絶久しぶりに再開してみました。

原子力
01 /20 2019
小中学生の頃にめっちゃハマってた「シムシティ3000」がまたやりたくなってしまいました。

しかし今使ってるWindows10のパソコンだとうまく動かないそうで…
でも使ってないノートパソコンがもともとWin7だったのを無償アップグレードで10にしていたので、それを初期化してWin7に戻すことにしました!それでまあうまくインストールできたのですが、いやもうね、何年経っても良いゲームは良いですね!めっちゃ面白い!

とりあえず作ってみた街がこちら。まあ真っ先に原子力発電所を整備しちゃいますよね。
街っていうかもはや発電所だけ作っているっていうアレ。
ぼくのかんがえたさいきょうのげんしりょくはつでんしょ!!!!!

0002.png

シムシティの原発って冷却塔があるタイプのPWRっぽい何かなのですが、デフォルメされているのでタービン建屋や補助建屋の類が全然ありません。なのでチート使ってそれっぽい建物を並べて原子力発電所らしくしてみたワケです。

原水タンクや排気筒、開閉所っぽいものも作ってみました。あと重要施設っぽいのは高台に設置してみたり。
ちなみに研究所の類も一緒に併設して、東海とか大洗の方の原子力機構っぽさも出してみました!
ちょっと建屋の近くに可燃性の樹木があったり、受電してる外部電源が1回線しかなかったりはしますが…

0001.png

ちょっと離島にしておりまして、交通手段は鉄道と道路をひいております。交通量としてはこのあたり結構混雑しているようです。
これベースに普通に街を発展させていきましょう。シムシティ3000、また遊び続けられると思うと嬉しいですね!

あけましておめでとうございます!

その他
01 /05 2019
もう2019年!はやいものです。平成も本当に残り少ないですね!
ブログの方ぜんぜん更新しておりませんでした…!
今年は去年よりはブログ更新していきたいと思います٩( ˘ω˘ )و✨
こないだテレビでやってた「平成ネット史」めっちゃ面白かったです。
面白フラッシュ全盛世代ですからね…初めてのパソコンはWindows98でした!
今年もよろしくお願いします!

ともにゃん@今井智大

宇宙開発や原子力が大好きな魔法少女(文系成人男子)です。同人サークル「東方旅客鉄道」「隙間科学研究所」の中の人。絵描いたり同人誌書いたり。たまに女装コスプレイヤー。 人工衛星・宇宙探査機/原子炉・原子力電池/核兵器・軍事(現代兵器)/ゴスロリ女装/自作PC/まどマギ/東方/無線/バイク/鉄道/創作など。日本原子力学会員

88年生まれ
三重県出身 東京都在住

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